2023外泌体在卵母细胞发育及相关疾病中的研究进展.docx

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1、2023外泌体在卵母细胞发育及相关疾病中的研究进展摘要外泌体是源自细胞膜系统的囊泡，起源于内体多囊泡体，释放到组织液中。外泌体作为细胞间通信的载体，含有蛋白质、脂质、源自其供体细胞质的编码或非编码RNAo卵泡是卵母细胞发育的重要微环境，在卵母细胞发育过程中，物质通过细胞外囊泡进行卵母细胞与卵泡周围卵丘和颗粒细胞之间的物质传递，从而调节卵母细胞的基因表达。在正常和病理条件下，外泌体由多种细胞释放，参与多种疾病的发生发展，可作为疾病的候选生物标志物及治疗干预的潜在目标。本文阐述了外泌体中的微小RNAs长链非编码RNA及环状RNA等成分在卵母细胞发育状态中的作用机制及其在卵巢、子宫相关生殖系统疾病如

2、多囊卵巢综合征、卵巢癌、子宫内膜异位症中的变化。针对外泌体的检测可以深入了解卵母细胞发育状态，有助于疾病的预防、诊断和治疗。卵泡是卵母细胞发育的重要微环境。卵泡由体细胞组成，内含卵母细胞、膜细胞、颗粒细胞和卵丘细胞11卵巢中的原始卵泡经过募集、选择和优势化等过程,逐步发育为初级卵泡、次级卵泡、有腔卵泡和成熟卵泡20卵泡受到卵泡刺激素、黄体生成素、促性腺激素释放激素信号通路、成纤维细胞生长因子信号通路、凋亡和自噬信号等通路的调控3-4,卵泡形态和功能发生周期性的变化，主要包括卵泡腔的形成、扩张和卵泡液的积累，从而形成成熟的卵母细胞。外泌体作为载体参与多种生理过程，包括细胞增殖、分化、配子发生、胚

3、胎发生和发育的调节。外泌体携带的物质在卵泡发育中发挥着重要的作用，如微小RNA(microRNA,miRNA)会影响原始卵泡的形成和发育41影响卵母细胞发育和卵泡优势化5,伴随卵泡发育及卵母细胞生长，参与受精和胚胎发育61卵泡微环境内的细胞间通信参与卵母细胞生长和发育成熟的调节过程，外泌体作为细胞间信息传递的桥梁，了解其中内含物，有利于进一步分析和研究卵泡发育及卵母细胞的成熟机制。一 .卵泡液卵泡液是一种复杂的、半黏性的细胞外液，随着卵泡的生长而积聚在窦卵泡中。卵泡液来源于流经卵泡膜毛细血管的血液，这些流经的血液为卵泡液提供相关成分，有助于卵母细胞的生长7o卵泡液由卵母细胞、颗粒细胞和膜细胞分

4、泌和卵泡膜血管渗出液组成，是卵母细胞与周围细胞之间双向通信的媒介,其主要成分为蛋白质、类固醇激素、多糖和代谢物等70卵泡液为卵母细胞成熟提供了重要的微环境，卵泡液中存在诱导细胞成熟的重要调节因子，通过细胞间的通信为卵母细胞提供营养。卵泡液为促进优势卵泡成熟提供独特条件8,卵泡液成分的改变可以反映病理状态下卵泡细胞的分泌过程和血浆组分的变化。卵泡液成分与卵母细胞的代谢活动有关，反映卵泡的生理状态，因此对于卵泡液成分的分析可以提供卵母细胞质量及卵泡分化和发育途径的有用信息。二 .细胞外囊泡的特点细胞外囊泡是细胞间通信的重要媒介，协助进行蛋白质、mRNA、miRNA和脂质等物质的运输，根据囊泡大小和

5、来源分为三类，包括外泌体、微泡和凋亡小体9,其中，外泌体是内吞来源的小膜囊泡(直径在50-90nm),在多泡体与质膜融合时释放到细胞外环境中10o外泌体由多种活细胞分泌，来源于不同组织的外泌体具有其组织特异性蛋白。外泌体广泛存在于不同的生物体液内，如血液、尿液、唾液、母乳、卵泡液、宫腔液和阴道液等，具有良好的稳定性。2012年daSi1veira等11的研究显示，在马的卵泡液中存在含有miRNA和蛋白的外泌体，由此开始了外泌体在卵泡发育中的研究。在卵巢内，颗粒细胞排列在卵泡周围，并与卵丘-卵母细胞复合体(cumu1us-oocytecomp1ex,COC)进行物质交换。已有文献证明卵泡液外泌体

6、可诱导COC扩张，使卵母细胞经历完全的减数分裂成熟120另有研究表明人类来源的卵泡液外泌体中含有与抑制滤泡成熟和恢复减数分裂相关的靶基因miRNAs,包括miR-132、miR-212和miR-21413z同时卵泡液外泌体通过CNP-NPR2信号通路抑制卵母细胞减数分裂成熟14o这些外泌体介导的作用差异可能是由于在月经周期的不同时间卵泡液外泌体内容物的变化造成，在月经周期的不同阶段，外泌体内容物的显著变化表明卵泡液外泌体是卵泡发育的动态参与者15o卵泡液中存在丰富的外泌体，通过蛋白质组学分析，已经确定了数百种蛋白质存在于外泌体中，这些蛋白质和RNA折叠、分子运输和信号转导有关，在卵母细胞发育潜

7、能和卵泡稳态中发挥重要作用160同时外泌体miRNAs参与多种肿瘤的发生发展，如血管生成和转移，这提示外泌体具有成为肿瘤辅助诊断的生物标志物的潜力。血浆外泌体源性miR-452-5p在胃癌患者中表达显著增加17,心力衰竭患者血清外泌体中p53途径相关的miRNA表达量明显升高18z因此通过检测体液中外泌体的表达水平，可进行疾病的早期诊断，有望成为液体活检领域的另一研究方向。三 .外泌体在卵母细胞发育中的变化及作用卵泡中的卵母细胞与卵丘细胞、颗粒细胞和卵泡膜细胞有着密切联系。外泌体作为细胞间通信的重要媒介，通过旁分泌、自分泌和内分泌信号因子作用，促进卵母细胞发育成熟和启动减数分裂191外泌体含有

8、特定的miRNAx长链非编码RNA(1ongnon-codingRNA,IncRNA)和环状RNA(circu1arRNA,circRNA),在卵母细胞生长过程中，参与协调细胞间联系，影响卵母细胞成熟以及排卵20-21o以下将分别探讨miRNA、IncRNAxCirCRNA在卵母细胞发育中的作用。1. miRNA:miRNA是小的非编码RNA,通过靶向特定mRNA调控基因表达，在转录后调控中发挥重要作用。外泌体携带的miRNA被认为靶向哺乳动物卵泡生长和卵母细胞成熟相关通路中的关键分子，miRNA通过以下通路来参与卵母细胞的发育。(I)Wm信号通路：Wnt信号通路通常分为B-Catenin依赖

9、的经典通路和非经典通路，小鼠体内Wnt4的失活会导致部分雌性向雄性的性别转换和卵母细胞消耗。转基因小鼠的研究表明，卵泡生成、黄体生胡口类固醇生成需要Wnt4、Fzd4和Ctnnb1这3个Wnt通路的组成部分，同时Wnt信号通路的异常调控可导致颗粒细胞肿瘤的发生22o(2)转化生长因子(transforminggrowthfactor,TGF)-通路:TGF-超家族成员包括抑制素、激活素、骨形态发生蛋白15(bonemorphogeneticprotein15,BMP15)和生长分化因子9(growthdifferentiationfactor9zGDF9)等，这些配体通过细胞表面受体和细胞内S

10、mad信号转导蛋白传递信号。受体激活后,Smad蛋白的两个竣基末端丝氨酸残基被磷酸化，转移至细胞核内以调节基因表达23,从而调控卵泡生长和卵母细胞成熟。(3)丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinasezMAPK)途径:MAPK级联是调节多种细胞过程的关键信号通路,包括增殖、分化、凋亡和应激反应。MAPK途径包括三种主要激酶，MAPK激酶的激酶(MAPKkinasekinase,MKKKMAPK激酶(MAPKkinase,MKK)和MAPK24z在卵母细胞发育上,MAPK通路刺激颗粒细胞增殖和卵丘扩张。此外，MAPK通路与ERBB通路一起，促进卵母细胞减数分

11、裂的恢复251(4)泛素介导的途径：泛素蛋白酶体系统是高度保守的信号通路，严格调节细胞中的蛋白质运转，泛素介导的通路调节卵母细胞减数分裂的成熟和胚胎早期有丝分裂261人类卵泡液外泌体的miRNA与卵母细胞的成熟和质量有关,有研究表明，hsa-miR-15b-5pxhsa-miR-34a-5pxhsa-miR-4271xhsa-miR-3148xhsa-miR-3646和hsa-miR-4481参与调控MAPK信号通路中16个基因的表达；同时hsa-miR-15b-5p、hsa-miR-34a-5phsa-miR-4271和hsa-miR-3148调控18个参与卵母细胞减数分裂的基因，其中hsa

12、-miR-15b-5p与MAPK信号通路和卵母细胞减数分裂途径的相关性最高270miR-181axmiR-375和miR-513a-3p这三种miRNA均靶向调节TGF-信号通路，抑制TGF-B途径，导致老年女性卵母细胞成熟障碍28omiR-29a.miR-99axmiR-1OOxmiR-132xmiR-212smiR-214smiR-218、miR-508-3p和m很-654-3p通过黄体生成素和卵泡刺激素诱导激活蛋白激酶B(proteinkinaseB,PKB/AKT)和MAPK信号通路，从而启动减数分裂20,28o多个不同的miRNA可以作用于相同的mRNA,如miR-132、miR-2

13、12和miR-214都能够调节PTEN蛋白，单个miRNA可以靶向不同的mRNA,如miR-132能够调节张力蛋白同源物（phosphataseandtensinhomo1ogde1etedonchromosometenzPTENRB1和DNMT3A20o除了Wnt信号通路、TGF-醋号通路、MAPK信号通路，p53通路在衰老过程中起着重要的作用。研究报道miR-134在老年女性中高表达，miR-134靶向细胞凋亡抑制剂BC12和IKBKG蛋白，导致BC12和IKBKG的表达量降低，人卵巢颗粒细胞的凋亡29DNA甲基化可以动态监控卵母细胞的生长，由miR-29a和miR-132介导的DNMT3

14、沉默可以解释在植入前胚胎和内细胞团中发现的低甲基化30-311详见表1。表1与卵泡发育相关的信号通路及时应的miRA信号通路作用相关BIiRNA参与文献Wn1珅泡生长、黄体生成和类同的生成的糖堂门/28.32TGF-做送卵泡生长和卵母细*成熟mi1.Iami-19a-5%IiMii-iK-297vhsa-mi1张jERBB通路一起促进印以细*减数分裂的恢复ha-niR-15Ih5JziR34u5.hymiR4271、hsa-miR-3148,hM-mi1-3646.hsamiK-448125.27-28泛家介导的途泾网耶用细IiH谶数分裂的成熟刖胚船的甲期有统分裂/128神经营养蚕自信通路网节

15、哪子发生和卵泡的形成/28,3423可能参与人谶找细胞的凋亡途徒mK-2b5p.mi1M34(29注:4T示文献中未罗列具体的相关IniHNA;TGF中东转化生长因子f；MAPK求叫为原活3白tMhmiKNA东做小RKA2. IncRNA和CircRNA:已有研究报道IncRNA参与调节染色质修饰、基因转录、mRNA翻译和蛋白质生成35o人类基因组包含约9000个IncRNA基因座,编码约15000个转录本,在剪接和转录后加工方面，InCRNA与蛋白质编码基因协同作用36o1ncRNA-p21是人宫颈癌He1a细胞中高度富集的分子，其次是CCND1-IncRNA和HOTAIRo外泌体中的TUG1和GAS5水平适度升高,而MA1AT1水平与其细胞水平相当。1ncRNA-p21在外泌体中高度富集在p53依赖性转录反应中充当阻遏物抑制目标mRNA翻译21,其表达水平的变化影响宿主细胞基因调控,从而影响卵母细胞发育。CircRNA是区别于传统线性RNA的一类新型RNA分子,是具有独特的闭合环状结构的单链RNA,大部分的CircRNA仅由少量外显子序列构成，在不同的物种中具有高度的保守性，同时存在组